(57)【要約】【課題】「うねり」や「きず」のない、高い面精度と透明度を有し、好ましくはマイクロレンズを一体に備えた、特に大型で高精細のトップエミッション型有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法を提供する。【解決手段】グラファイト又はガラス状カーボン材のプレス型を用いるプレス加工法において、プレス型の材質にカーボンナノチューブを混合して、プレス型の硬度・強度と、熱伝導度・離型性を向上し、さらに好ましくは、前記プレス型が、前記ガラスキャップの内表面にマイクロレンズアレイを一体に形成するプレス機能面を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2006083008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイト又はガラス状カーボン材のプレス型を用いるプレス加工法において、プレス型の材質にカーボンナノチューブが混合されていることを特徴とする有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法。
【請求項２】
前記プレス型が、前記ガラスキャップの内表面にマイクロレンズアレイを一体に形成するプレス機能面を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法に係り、特に、トップエミッション型の有機ＥＬ素子のガラスキャップ、特にマイクロレンズと一体になったガラスキャップの量産を可能にする製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、略して「有機ＥＬ素子」という。）は、近年の薄膜形成技術の進歩により、厚さｎｍクラスの高純度、良質の積層膜が形成できるようになり、５Ｖ程度の低電圧動作が可能となった。
このようにして有機ＥＬ素子は、低消費電力、高品質で、薄型で、さらには曲面表示も可能な、次世代表示システム用の素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、所定の有機分子成分からなる複数の膜を上下に順次積層して有機ＥＬ層とし、その上下両側に各々電極層を付着してＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を形成し、両電極を通じて所定の電圧又は電流を印加して電子とホールを有機ＥＬ層に注入し、電子とホールが再結合する際に発光する現象を利用する。
従って、上記の発光を外部に導いて表示機能を果たさせるためには、上下に備えた電極の内、少なくとも一方の電極は透明でなければならない。
【０００４】
この透明電極膜としては、電気伝導度と透明度の両立を図ることができる材質としてＩＴＯ（酸化インジウム錫）が普及しているが、一般にはＩＴＯの電気抵抗を下げるためアニールが必要であり、且つ、ＩＴＯの表面の平滑度を上げるため（粗度を下げるため）研磨が必要である。
【０００５】
有機ＥＬ層はＩＴＯのアニールの際に高温になると変質してしまうので、有機ＥＬ層は、ＩＴＯより後に形成する必要があった。
即ち、積層順が［基板−第１電極（ＩＴＯ）−有機ＥＬ層−第２電極（不透明電極でもよい）］となり、基板側から発光させる（ボトムエミッション）ため、基板も透明でなければならず、通常、ガラス基板を用いている。
【０００６】
しかしながら、ガラス基板は熱伝導性が悪く、作動中の発熱に対し放熱が不十分で高温になり有機ＥＬ層の劣化を招き易い。
【０００７】
さらに、高速高精細の表示システムを得るためには、アクティブマトリクス（ＴＦＴ）駆動にしなければならないが、その場合、ＴＦＴトランジスタを基板とＩＴＯ電極の間に形成しなければならないので、ＴＦＴトランジスタの存在する分だけ開口率が低下し、発光の外部変換効率が低下する。
即ち、所要の発光量を確保するためには消費電力が増大し、従って消費電力に比例する発熱量が増大し、さらに高温になってしまい、有機ＥＬ層の劣化を一層招き易い。
【０００８】
そこで、第２電極を透明化して［基板―ＴＦＴ−第１電極−有機ＥＬ層−第２電極（ＩＴＯ）］とし、基板の反対側から発光させる（トップエミッション）方式が研究されている。
トップエミッション型の場合、基板の反対側にあってＯＬＥＤなどを封止し保護するキャップは、堅固であるだけでなく透明でなければならないので、ガラスキャップが用いられる。
【０００９】
ガラスキャップのサイズはほぼ基板のサイズに対応し、ガラスキャップの縁辺部には脚部が必要で、脚部の先端が基板の対応する縁辺部に接着されて、基板上に搭載されたＯＬＥＤなどを収容する封止空間を形成する。
【００１０】
このような脚部つきガラスキャップは、通常はサンドブラストなどにより掘り込む方法で形成されるが、肝心の掘り込まれた内面が粗で不透明になり、トップエミッション型有機ＥＬ素子には使えない。
また、マスクをかけてフッ酸などにより選択的にエッチングする方法もあるが、フッ酸は劇薬である上にエッチングで形成された内面が不透明になり易いだけではなく、サイドエッチなどにより良好な寸法精度が得がたい。
【００１１】
そこで、ガラスを加温して軟化した状態で加圧してプレス型にあてるプレス成形が用いられる。
例えば、特許文献１には、（ボトムエミッション型の）有機ＥＬ素子の背面ガラスを乾燥剤収納スペースと一体に熱間プレス法により形成する技術が開示されている。
【００１２】
しかしながら、トップエミッション型のガラスキャップ用のプレス型の材料としては、高温高圧下での硬度、強度、耐久性に加えて、上記ボトムエミッション型の場合と異なり、高い面精度、高い熱伝導度、ガラスの成分またはガラスからの揮発成分と反応せず離型性が良いこと、などの条件を比較的安価に満たす必要があるので、グラファイト（黒鉛）、ガラス状カーボン（グラッシーカーボン）などが用いられる。
【００１３】
例えば特許文献２には、プレス型の少なくとも型機能面を結晶方位の揃ったグラファイトで形成し、面精度と離型性を増進する技術が開示されている。
【００１４】
また特許文献３には、高い形状精度を備えた光学素子や、表面に微細な凹凸によってパターンが形成されたガラス基板などを、ガラス状カーボンで構成したガラス用成形型を用いてプレス成形製造する技術が開示されている。
【００１５】
しかしながら、これらのプレス型を用いても、特にガラスキャップのサイズを大型化した場合、ガラス面に所定の面精度を損なう「うねり」や「きず」が発生し、表示画像を歪ませてしまう場合があった。
【特許文献１】特開２００３−００７４５３号公報
【特許文献２】特開平８−２３９２２７号公報
【特許文献３】特開２００２−２５５５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、特に大型で高精細のトップエミッション型有機ＥＬ素子に要求されるガラスキャップの製造に際して生じる上記の諸問題を解決するために、「うねり」や「きず」のない、高い面精度と透明度を有するガラスキャップの製法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、又これに加えて、高い面精度と透明度を有するマイクロレンズを一体に備えた、トップエミッション型有機ＥＬ素子に適したガラスキャップの製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法は請求項１に記載のとおり、グラファイト又はガラス状カーボン材のプレス型を用いるプレス加工法において、プレス型の材質にカーボンナノチューブが混合されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２に記載のとおり、前記プレス型が、前記ガラスキャップの内表面にマイクロレンズアレイを一体に形成するプレス機能面を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法によれば、グラファイト又はガラス状カーボンからなるプレス型の材質にカーボンナノチューブが混合されているので、より硬質で、且つ熱伝導度の高いプレス型が得られることになり、「うねり」や「きず」のない、高い面精度と透明度を有するガラスキャップの製法を経済的に提供できる。
【００２１】
特に、本発明による有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法によれば、ガラスキャップの内面に、高い面精度と透明度を有するマイクロレンズアレイを、ガラスキャップと一体になった形で経済的に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、第１の実施例における有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法を示す断面模式図、図２は、第２の実施例において使われるプレス型、得られたガラスキャップと、その、有機素子における使い方を示す断面模式図である。
【００２３】
本発明は、非特許文献１において、信州大学の杉本公一教授他により発表された、「プレス型の材質として、グラファイト又はガラス状カーボンにカーボンナノチューブを混合することにより、プレス型の熱伝導率が向上し、ガラスの高温精密加工が可能になる。」という知見に基づく。
【００２４】
本発明は、特許文献４において公開された、「プレス型の材質として、グラファイト又はガラス状カーボンにカーボンナノチューブを混合することにより、プレス型の硬度・強度が向上し、ガラスの高温精密加工が可能になる。」という知見に基づく。
【非特許文献１】日経産業新聞２００４年３月１６日号第１７頁
【特許文献４】特開２００３−１６５７２９号公報
【実施例１】
【００２５】
図１を参照すると、本実施例におけるトップエミッション型有機ＥＬ素子用のガラスキャップは次の手順で形成される。
【００２６】
図１（Ａ）に示すように、プレス型として、ヒータウェイトとなる上型１０、ガイドとなる中型２０、カーボンヒータとなる下型３０を用意する。
上型１０は、下方プレス機能面１０ａと側方プレス機能面１０ｂを備え、さらに上部に側方に延伸されたストッパ１５を備え、ストッパ１５は下面にストッパ面１５ａを有する。
中型２０は、貫通孔２０ｂを中央部に備え、ストッパ面２０ａを上部に備え、上型１０の側方プレス機能面１０ｂが貫通孔２０ｂと摺動可能になっている。
下型３０は、下方プレス機能面３０ａと側方プレス機能面３０ｂからなる凹部を備える。
【００２７】
これらの上中下のプレス型の全体、又は少なくともそのプレス機能面を含む部分は、カーボンナノチューブが混合された、グラファイト又はガラス状カーボンからなる。
【００２８】
中型２０と下型３０とは、一点鎖線２５に示す位置に設けたボルトとナットからなる送り機構（図示せず）により、相互の位置関係が調節可能に固定されていて、上型１０を図中の矢印で示すように中型の貫通孔２０ｂを摺動しながら下降させて、上型のストッパ面１５ａが中型のストッパ面２０ａに当接すると、上型の下方プレス機能面１０ａ、側方プレス機能面１０ｂと、下型の下方プレス機能面３０ａ、側方プレス機能面３０ｂの間には、被加工ガラスの厚さに相当する所定の間隙が形成されるように設定してある。
【００２９】
ここで、中型２０と下型３０の間に被加工物であるガラス板１００を配置し、適当な温度と圧力のもとで、中型２０の貫通孔２０ｂをガイドとして上方１０を図中の矢印方向にストッパ面１５ａがストッパ面２０ａに当接するまで下降させる。
そうすると、図１（Ｂ）に示すようにガラス板１００はプレス成形され、断面が底部１１０と側部１２０からなる「凹」字型の、所望のガラスキャップが得られる。
【００３０】
本実施例によるプレス型の少なくともプレス機能面を含む部分は、グラファイト又はガラス状カーボンからなり、カーボンナノチューブが混合されているので、従来よりも硬質で、且つ熱伝導度が高い。
従って、得られたガラスキャップは、高温下で加工しても、プレス型が硬質で強度が高いので「うねり」がなく、プレス型の熱伝導度が高く離型性が良いので「きず」がなく、高い面精度と透明度を有する。
【実施例２】
【００３１】
図２を参照すると、本実施例によれば、図２（Ａ）に示すように、上型１０の下方プレス機能面１０ａはカーボンナノチューブを含む、グラファイト又はガラス状カーボンからなり、マイクロレンズアレイに対応する凹面型４０のアレイを備える。
【００３２】
このプレス型を用いて上記実施例と同じようにガラス板１００を加工すると、図２（Ｂ）に示すように、ガラスキャップの底部１１０の内面には、複数の凸型１１０ａからなるマイクロレンズアレイがガラスキャップの底部１１０と一体になって形成される。
【００３３】
上記実施例１の場合と同様の理由で、得られたガラスキャップは「うねり」や「きず」がなく、マイクロレンズアレイの型形状を忠実に再現する高い面精度と透明度を有する。
【００３４】
図２（Ｃ）に示すように、このようにして得られたガラスキャップは上下反転して、別途基板１３０上に形成した有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１４０などを底部１１０で覆うように設置し、側部１２０の先端を基板１３０の縁辺部に接着して有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１４０などを封止する。
【００３５】
ＯＬＥＤ  １４０は、作動すると所定の色調の光を発光するが、発光強度は、図面で上方垂直方向を１とし、垂直方向からの離角をθとすると、ｃｏｓθに比例して分布する。
【００３６】
マイクロレンズアレイの個々の凸部１１０ａは凸レンズとなって、上記の発光を集光するので、図面上方から見た表示画面の輝度を増加できる。
換言すると、同等の輝度を得るのに、消費電力を抑えることができ、即ち、発熱による温度上昇を抑えることができ、有機ＥＬ層の寿命を延伸することができる。
【００３７】
本図では、マイクロレンズアレイの凸型のサイズ、ピッチは、ＯＬＥＤのサイズ、ピッチに１対１に対応しているが、これに限定されるものではない。
【００３８】
本実施例によれば、このような効果を発揮する高精度で透明度の高いマイクロレンズアレイをガラスキャップと一体に、即ち追加製造コストを伴わずに形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１における有機ＥＬ素子のガラスキャップの製法を示す断面模式図である。
【図２】実施例２において使われるプレス型、得られたガラスキャップと、その、有機ＥＬ素子における使い方を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    上型
１０ａ  下方プレス機能面
１０ｂ  側方プレス機能面
１５    ストッパ
１５ａ  ストッパ面
２０    中型
２０ａ  ストッパ面
２０ｂ  貫通孔
２５    送り機構を示す一点鎖線
３０    下型
３０ａ  下方プレス機能面
３０ｂ  側方プレス機能面
４０    凹面型
１００    ガラス板
１１０    底部
１１０ａ  マイクロレンズアレイの凸型
１２０    側部
１３０    基板
１４０    有機ＥＬ発光ダイオード（ＯＬＥＤ）
【図１】
2006083008.tif 000003
【図２】
2006083008.tif 000004